張元通

（江蘇省洪澤中等專業(yè)學(xué)校 江蘇·淮安 223100）

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機電類的產(chǎn)品實際上都是多學(xué)科融合的產(chǎn)物，這就要求我們培養(yǎng)的學(xué)生具有一定的跨學(xué)科知識整合的能力。目前中職機電專業(yè)當(dāng)前以分學(xué)科教學(xué)的模式為主，學(xué)生所受的多學(xué)科綜合運用能力訓(xùn)練不足。本文嘗試從基于建構(gòu)主義的角度構(gòu)建中職機電專業(yè) STEAM 項目化教學(xué)模式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科綜合應(yīng)用能力。

1 相關(guān)概念及背景

建構(gòu)主義（Constructivism）是由瑞士著名兒童心理學(xué)家、認知心理學(xué)家皮亞杰（Jean piaget）提出，并在美國心理教育學(xué)家杰羅姆·布魯納（Jerome Seymour Bruner）等學(xué)者的認知結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來。建構(gòu)主義認為，學(xué)生的學(xué)習(xí)不應(yīng)是一個被動接受知識的過程，在教學(xué)過程中，學(xué)生是教學(xué)行為的主體，教師是作用是引導(dǎo)、啟發(fā)和幫助。學(xué)生在原有的知識體系基礎(chǔ)上，利用教學(xué)過程中提供的各種資源，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者自己的主觀能動性，通過理解、吸收、升華、擴展自己的知識結(jié)構(gòu)。通過設(shè)置的各種教學(xué)情境，以學(xué)習(xí)者為中心，借助協(xié)作學(xué)習(xí)和師生的互動交流，學(xué)習(xí)者將原有的知識體系進行重組，以構(gòu)建的方式獲得知識、經(jīng)驗和能力的提升。

項目化教學(xué)是師生通過一個具體的項目來實施教學(xué)活動的教學(xué)方式，這是以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，教學(xué)中教師起主導(dǎo)作用，學(xué)生是教學(xué)活動的主體。中職機電專業(yè)項目化教學(xué)時，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生通過小組協(xié)作共同完成一個項目的學(xué)習(xí)。首先學(xué)習(xí)小組分析討論項目要完成的任務(wù)，然后借助于網(wǎng)絡(luò)和課程教學(xué)平臺完成信息的搜集分析，進行方案的設(shè)計和實施，最后完成學(xué)習(xí)評價。在整個學(xué)習(xí)過程中，它強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，充分調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)造性，有利于課堂教學(xué)效果的提高和學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

STEAM是由科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）的首字母構(gòu)成。在現(xiàn)代社會強調(diào)科技創(chuàng)新背景下，在中職機電專業(yè)引入STEAM教育可以彌補傳統(tǒng)教育所出現(xiàn)的跨學(xué)科整合能力訓(xùn)練不足的問題。真實的機電產(chǎn)品，是多學(xué)科應(yīng)用到工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)果。比如無人機，就應(yīng)用了機械設(shè)計、電子、材料、數(shù)學(xué)、美學(xué)設(shè)計、制造技術(shù)等學(xué)科知識。與當(dāng)前中職機電專業(yè)分科教學(xué)相比，STEAM教育可以突破各學(xué)科獨立性，通過項目化教學(xué)將各學(xué)科零散的知識點有機地整合起來，從而增強各學(xué)科之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生面向真實工作場景的應(yīng)變能力。就中職機電專業(yè)分科教學(xué)造成學(xué)生多學(xué)科綜合應(yīng)用能力不足的問題，開展STEAM教學(xué)有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進中職機電專業(yè)課程教學(xué)改革，給專業(yè)教學(xué)改革提供新的視角。中職機電專業(yè)的STEAM教學(xué)內(nèi)容為理實一體化教學(xué)，有助于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，為學(xué)生以后的創(chuàng)業(yè)、職業(yè)規(guī)劃、職業(yè)發(fā)展及終身學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，從而培養(yǎng)面向未來需要的具有STEAM素養(yǎng)的人才。

2 開展中職機電專業(yè)STEAM教學(xué)的實施路徑

2.1 中職機電專業(yè)STEAM教學(xué)內(nèi)容的開發(fā)

面向中職機電專業(yè)的STEAM教育，在教學(xué)內(nèi)容的選取和開發(fā)上目前還處于探索階段。中職機電專業(yè)大部分學(xué)生的入學(xué)基礎(chǔ)較差，在STEAM內(nèi)容的選擇和開發(fā)上既要考慮來源于實際機電產(chǎn)品，又要對實際的機電產(chǎn)品根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)基礎(chǔ)作適當(dāng)?shù)暮喕?。例如在《太陽能小車》這一STEAM教學(xué)內(nèi)容的開發(fā)時，實際的太陽能汽車結(jié)構(gòu)上是相當(dāng)復(fù)雜的，通過研究其功能及外觀，將其簡化一可供教學(xué)的模型。在《太陽能小車》的STEAM教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上，將S（科學(xué)）涉及的內(nèi)容設(shè)計成問題驅(qū)動式，讓學(xué)生通過小組合作查詢相關(guān)的動畫、視頻、微課等資源，探尋其科學(xué)原理。T（技術(shù)）這里主要是對小車的外形及相關(guān)尺寸的合理組合進行設(shè)計，這是一個開放式的任務(wù)，沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，學(xué)生已具有一定的制圖基礎(chǔ)，通過小組合作探討可設(shè)計出各種各樣的外形及尺寸，從而高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。E（工程）這里是對小車部分零部件的材料進行討論后選取，利用學(xué)校的3D打印設(shè)備和車床、銑床、焊機等制造設(shè)備將其加工出來，這個過程可以增加學(xué)生的實際動手技能，提升中職機電專業(yè)學(xué)生的崗位適應(yīng)能力，從而與企業(yè)的人才需求相銜接。A（藝術(shù)）本項目是指對小車的外形進行符合社會審美需求的藝術(shù)設(shè)計，隨著應(yīng)用場合的不同，外形設(shè)計的內(nèi)涵展示形式也不同；這里的應(yīng)用場景可假設(shè)為兒童益智玩具，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計各種動物卡通形狀的小車外形，以使模型能適應(yīng)兒童親近自然的心理特點。M（數(shù)學(xué)）指本項目對小車尺寸進行設(shè)計時，應(yīng)用相關(guān)的數(shù)學(xué)知識解決尺寸計算問題，比如已知三角形的兩邊長及夾角求第三邊長，就要用到余弦定理，將數(shù)學(xué)知識融入到項目教學(xué)中，可以讓學(xué)生學(xué)以致用，將數(shù)學(xué)和生活緊密相聯(lián)。

2.2 基于建構(gòu)主義的中職機電專業(yè)STEAM教學(xué)實施

基于建構(gòu)主義的視野，對項目化的中職機電專業(yè)STEAM教育內(nèi)容，要求教學(xué)時能圍繞學(xué)生的跨學(xué)科綜合應(yīng)用能力提高為中心，進行教學(xué)過程的實施。學(xué)生完成一個具體STEAM項目的過程，也是主動建構(gòu)知識和提高技能的過程。在構(gòu)建知識的過程中，學(xué)生將學(xué)習(xí)任務(wù)內(nèi)化為強烈的學(xué)習(xí)意愿和主動探索的行動，通過小組協(xié)作探討和教師的幫助，解決學(xué)習(xí)上遇到的問題。例如在《小型無人機》的教學(xué)時，學(xué)生接到的學(xué)習(xí)任務(wù)是設(shè)計制造出一個小型無人機的模型。學(xué)生通過觀看無人機應(yīng)用場景的視頻，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。通過設(shè)置無人機為什么能飛行的問題，讓學(xué)生借助學(xué)習(xí)平臺和網(wǎng)絡(luò)探尋空氣動力學(xué)的科學(xué)原理，從而建構(gòu)自己的科學(xué)知識體系。對機體和螺旋槳的外形進行設(shè)計時，學(xué)生憑借所學(xué)的機械制圖、機械基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)知識，同時結(jié)合美學(xué)設(shè)計的有關(guān)原理進行相應(yīng)的外形設(shè)計，這是一個創(chuàng)造型的學(xué)習(xí)任務(wù)，需要學(xué)生主動去構(gòu)建創(chuàng)新能力的形成，在這個學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要對已有的知識體系進行重新組合，同時也要發(fā)揮主觀能動性，從而形成知識和能力的建構(gòu)。在制造小型無人機零部件這個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過應(yīng)用各種設(shè)備制造零部件，將知識的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為技能的提升，這是學(xué)生技能主動構(gòu)建的過程，讓學(xué)生“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。學(xué)生通對小型無人機零部件的組裝、調(diào)試操作小型無人機，體驗學(xué)習(xí)的成果，感受學(xué)習(xí)的快樂。

在進行中職機電專業(yè)STEAM教學(xué)時，教師的主要作用是引導(dǎo)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生始終是教學(xué)的主體，在學(xué)生遇到學(xué)習(xí)困難時教師可以提供幫助而不是進行知識的灌輸，從而幫助學(xué)生在完成項目化教學(xué)任務(wù)的過程中，構(gòu)建自己的知識體系和提高綜合能力。

3 中職機電專業(yè)STEAM教學(xué)的效果評價

3.1 基于全過程的學(xué)生學(xué)習(xí)評價

項目化的中職機電專業(yè) STEAM 學(xué)習(xí)任務(wù)的完成是一個開放式的體驗過程，學(xué)生在小組協(xié)作、分組競賽的體驗式學(xué)習(xí)情境中，學(xué)生的知識得以增長、技能得以提升。與傳統(tǒng)的學(xué)科學(xué)習(xí)評價不同，中職機電專業(yè)STEAM學(xué)習(xí)評價時，注重學(xué)生學(xué)習(xí)全過程的參與程度及創(chuàng)造能力的構(gòu)建。例如在《太陽能小車》的學(xué)習(xí)效果評價時，太陽能小車的外形設(shè)計是一個沒有標(biāo)準(zhǔn)答案的創(chuàng)新問題，在兒童玩具這個應(yīng)用背景下，只要是符合兒童心理特點的外形設(shè)計都是值得肯定和鼓勵的。在太陽能小車背后的科學(xué)原理學(xué)習(xí)時，只要學(xué)生積極參與相關(guān)的知識的搜集及原理的討論，應(yīng)及時給予積極的評價。每個學(xué)生個體的知識和生活經(jīng)驗背不一樣，因而學(xué)生構(gòu)建知識的過程應(yīng)是形式多樣的。在學(xué)習(xí)評價指標(biāo)的導(dǎo)向下，我們將看到的是學(xué)習(xí)任務(wù)完成形式的百花齊放，而不是整齊劃一。

3.2 競賽式氛圍的營造在學(xué)生學(xué)習(xí)評價中的作用

通過學(xué)生的個體自評、小組組內(nèi)互評、組間互評及教師的評價，實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價。通過引入競賽小組，讓各小組相互評價其它小組作品的優(yōu)點，以進行相互學(xué)習(xí)；同時讓各小組指出其它小組作品的缺點，以利于提高，因而這是一個相互幫助相互提高的過程。通進競賽機制，營造學(xué)習(xí)上你追我趕的良好氛圍，以利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的不斷提升，競賽式氛圍的營造對于學(xué)生學(xué)習(xí)的評價更符合中職機電專業(yè)學(xué)生STEAM學(xué)習(xí)的實際情況。